三轴高g加速度计的测试理论与实验研究

发布时间：2017-04-10 22:33

  本文关键词：三轴高g加速度计的测试理论与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 高g加速度计是在爆炸、冲击测试及导弹侵彻等试验中不可或缺的惯性测量器件。研究高g加速度计的标定理论和测试标定方法,准确标定出它的灵敏度等各种参数,已经成为高g加速度计设计中需要解决的关键问题和最后环节。 本文以MEMS压阻式高g加速度计为研究对象,对高g加速度计的标定理论和测试标定方法进行了深入的研究。主要内容概括如下: 1.理论分析了高g加速度计灵敏度的频率特性,当灵敏度容许变化±5%时,计算得出了加速度计的带宽范围。依据高g加速度计冲击信号的特点,设计出了测试实验用的数据采集系统。 2.分析了应力波方面的一些基础知识,两杆共轴撞击及应力波在杆中传播的过程,以及应力波在传播过程中的弥散效应。简要介绍了Hopkinson杆实验装置,详细分析了Hopkinson杆法测试标定的实验原理,并利用ANSYS软件对Hopkinson杆撞击过程进行了运动仿真。 3.详细分析了Hopkinson杆撞击得到的典型的采集数据波形。对三轴高g加速度计各性能指标参数进行了测试标定,得到Z、X、Y三轴灵敏度分别为2.204μV /g、2.009μV /g和1.953μV /g,各交叉轴灵敏度小于2.5%,三轴非线性度分别为2.08%、1.73%和1.85%。 4.利用标准加速度计对标定结果进行了验证实验,得出三轴单元灵敏度的标定的相对误差分别为7.6%、6.7%和9.7%。分析了影响测试标定结果的误差来源。
【关键词】：高g 三轴 加速度计 测试标定 Hopkinson杆 应力波 撞击
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 高g加速度计的国内外研究现状12-14
• 1.2.2 高g加速度计测试方法的国内外研究现状14-17
• 1.3 论文主要研究内容17-18
• 第二章 高g加速度计的工作原理与接口电路设计18-30
• 2.1 加速度计的工作原理18-22
• 2.1.1 等效的理论模型和受迫振动分析18-19
• 2.1.2 灵敏度的频率特性分析19-22
• 2.2 三轴高g加速度计模型介绍22-25
• 2.2.1 检测方式22
• 2.2.2 总体模型22-24
• 2.2.3 等效输出电路24-25
• 2.3 数据采集系统设计25-28
• 2.3.1 接口电路设计26-28
• 2.3.2 数据采集系统搭建28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 测试标定方法的理论基础30-44
• 3.1 应力波基础知识30-36
• 3.1.1 应力波波动方程31-32
• 3.1.2 两弹性杆共轴撞击32-33
• 3.1.3 弹性应力波在杆自由端面的反射33-34
• 3.1.4 横向惯性引起的弥散效应34-36
• 3.2 Hopkinson杆实验装置与原理36-40
• 3.2.1 Hopkinson杆实验装置37-38
• 3.2.2 Hopkinson杆法实验原理38-40
• 3.3 ANSYS有限元软件运动仿真40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 三轴高g加速度计性能参数的测试44-60
• 4.1 测试数据处理与分析44-48
• 4.1.1 测试数据处理原理44
• 4.1.2 应变计44-45
• 4.1.3 测试数据波形分析45-48
• 4.2 各性能参数的测试48-58
• 4.2.1 灵敏度参数48-54
• 4.2.2 交叉轴灵敏度参数54-56
• 4.2.3 谐振频率参数56-57
• 4.2.4 非线性度参数57-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第五章 标定验证实验和测试误差源分析60-69
• 5.1 标定验证实验60-63
• 5.2 测试误差来源分析63-67
• 5.2.1 加速度计的安装刚度因素63-66
• 5.2.2 实验装置引起的系统误差66-67
• 5.2.3 其他误差67
• 5.3 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-70
• 6.1 全文总结69
• 6.2 工作展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 作者在学期间取得的学术成果74

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈员娥;马喜宏;李长龙;龚珊;;基于故障树的高g值传感器失效模式分析[J];仪表技术与传感器;2013年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 杨杏敏;大过载压阻式加速度计设计、封装与测试[D];中北大学;2011年

2 李晓红;三轴高g值加速传感器灵敏度校准及横向效应研究[D];中北大学;2011年

3 王闯;接口ASIC芯片对闭环加速度计稳定性的影响分析[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 侯婷婷;基于GaAs HEMT嵌入式悬臂梁—质量块结构的力敏特性研究[D];中北大学;2010年

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本文编号：297689